根瘤共生气希望制研讨获停顿

起源：分子动物迷信杰出立异中间 2021-10-29 12:21

农业绿色反动以来，氮肥次要来自化学临盆，而自然界存在人造的生物固氮体系——泥土中的固氮菌。豆科动物年夜多可与固氮根瘤菌树立共生关系，造成高效的“固氮工场”——根瘤。根瘤含有年夜量的固氮对象——类菌体。类菌体内的固氮酶可能将空气中的氮气转酿成动物可应用的氨，同时动物可提供根瘤菌必要的碳水化合物，完成互惠互利。然而，固氮反馈进程必要耗费年夜量的

农业绿色反动以来，氮肥次要来自化学临盆，而自然界存在人造的生物固氮体系——泥土中的固氮菌。豆科动物年夜多可与固氮根瘤菌树立共生关系，造成高效的“固氮工场”——根瘤。根瘤含有年夜量的固氮对象——类菌体。类菌体内的固氮酶可能将空气中的氮气转酿成动物可应用的氨，同时动物可提供根瘤菌必要的碳水化合物，完成互惠互利。然而，固氮反馈进程必要耗费年夜量的能量，对动物来说是较为“低廉”的互换，不仅如斯，固氮酶对氧气高度敏感，必要在低氧情况中能力任务，但宿主细胞和根瘤菌自身的呼吸作用又必要年夜量氧气。为了同时知足固氮酶、宿主细胞与根瘤菌的分歧需求，根瘤细胞通过合成年夜量的共生血红卵白（又名豆血红卵白）来调理氧气浓度。豆血红卵白存在于豆科动物根瘤中，相似人体血液中的血红卵白，包括血红素和卵白质，联合了铁元素的血红素可与氧气联合，下降其含量；可将联合的氧气开释给类菌体供其呼吸，与氧气联合的豆血红卵白使根瘤呈粉赤色。豆血红卵白的含量和组分间接影响根瘤内固氮酶的活性，并在豆科动物生物固氮中发扬症结作用，但迄今尚有关于根瘤内豆血红卵白基因表白调控机制的报道。

《迷信》在线颁发了中国迷信院分子动物迷信杰出立异中间Jeremy Dale Murray研讨组与单干团队，实现的题为NIN-Like Protein Transcription Factors Regulate Leghemoglobin Genes in Legume Nodules（《根瘤肇端类卵白转录因子调控豆科动物根瘤中的豆血红卵白基因的表白》）的研讨论文。该研讨初次发现转录因子NLP家族调控根瘤中豆血红卵白基因表白的分子机制。

NLP（NIN-Like Protein）家族是动物特有的一类转录因子，可能联合靶基因启动子中的特别“元件”——硝酸盐相应元件（Nitrate Response Element，NRE）来激活上游基因的表白，参加调理动物氮代谢进程。研讨团队发现，NLP家族中的两个成员NLP2和NIN在根瘤中具备“出人头地”的表白量，在阐发nlp2渐变体根瘤时，不测地发现当动物短少NLP2后，豆血红卵白基因的表白也遭到了影响，且根瘤的固氮才能降低。

进一步研讨标明，NLP家族成员NIN和NLP2间接联合豆科动物激进的双重硝酸盐相应元件（double Nitrate Response Element，dNRE）来激活根瘤中豆血红卵白基因的表白，均衡固氮所必须的氧气微情况。体系发育阐发标明，dNRE和NLP2仅在豆科动物中高度激进，暗示着其退化有助于进步根瘤中豆血红卵白的表白程度。而非共生血红卵白的携氧个性有助于动物在低氧情况中生活。研讨显示，其他NLP可通过动物中广泛存在的硝酸盐相应元件激活非共生血红卵白基因的表白。这标明NLP-血红卵白模块与缺氧生活的作用在根瘤中得以延续，以解决生物固氮的“氧气悖论”。此外，该研讨还挖掘出该调控机制的退化和来源。

豆科动物存在数万万年，我国周朝的学者便注意到其对农业的紧张性。因为动力本钱的进步，氮肥的临盆本钱也在添加。是以，生物固氮作为潜在的新型氮肥起源，关于农业可继续倒退具备紧张意义。该研讨阐释了豆科动物生物固氮的新调控机制，为进步豆科动物的固氮才能奠基了实际根底，并有助于对水稻和玉米等非豆科动物完成自立固氮的研讨，进而下降工业氮肥的使用，关于节约农业临盆本钱和生态情况维护具备紧张意义。(100yiyao.com）

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